一种用于声波测井仪的下入推靠装置和方法与流程

1.本发明属于油气井固井质量评价技术领域，具体涉及一种用于声波测井仪的下入推靠装置和方法。


背景技术：

2.固井是油气井建井的关键环节，也是保证油气井生产寿命的关键所在。固井质量对油气田勘探开发效益和开发产能建设，具有十分重要的意义。如果固井质量误评价，就可能导致试油资料和生产动态的错误分析，从而耽误油气层发现或造成不必要的昂贵费时的验窜和补挤水泥作业。
3.固井质量评价的根本目标是评价水泥环层间封隔性能。随着油气勘探开发正向深井超深井、低孔渗、高温高压、深水和低地层破裂压力等困难领域进军，水泥环层间封隔性评价日益重要。目前广泛应用的水泥环层间封隔评价经验图版，其基础数据来源于四十年前的验窜资料，是油田的局部经验，经常出现评价不准的情况。由于实验手段和经费限制以及理论研究牵涉的学科太多，到目前为止尚未开展有关水泥环封隔性评价方法的系统研究。
4.为了研究水泥环层间封隔性评价方法，我们研制了高温高压全尺寸模型井设备，计划在模型井套管内下入六臂声波测井仪器(扇区水泥胶结声波测井仪器)来评价不同情况下水泥环封隔性。由于高温高压全尺寸模型井设备的高度较小，现场使用的六臂声波测井仪器(扇区水泥胶结声波测井仪器)下入推靠工具尺寸较大，超过了实验室内高温高压全尺寸模型井的长度，无法直接使用现场工具下入和推靠声波测井仪器。


技术实现要素：

5.为了解决上述全部或部分问题，本发明目的在于提供一种用于声波测井仪的下入推靠装置，以使得其能够适应于不同尺寸的模型井的使用，降低现场使用的下入推靠工具尺寸过大的影响。
6.根据本发明的第一方面，提供一种用于声波测井仪的下入推靠装置，包括：导向轴；套设在导向轴上的上法兰部和下法兰部，上法兰部滑动连接于导向轴的顶部，下法兰部固定连接于导向轴的底部，上法兰部设置成能够在外力的作用下沿靠近和远离下法兰部移动；以及分别铰接连接于上法兰部和下法兰部上的若干个铰接组件。其中，位于上法兰部的铰接组件和位于下法兰部的铰接组件上下一一相对设置，以构造为成组铰接组件。其中，成组铰接组件用于与声波测井仪的发射测量臂的两端铰接，铰接组件设置成：当上法兰部沿远离下法兰部移动时，发射测量臂能够靠近导向轴移动；当上法兰部沿靠近下法兰部移动时，发射测量臂能够远离导向轴移动。
7.进一步地，上法兰部和下法兰部均包括法兰本体和形成在法兰本体的外周壁上的用于连接铰接组件的若干个铰链基座，法兰本体用于套设在导向轴上，若干个铰链基座沿导向轴的轴向分布设置在法兰本体的顶层和底层，其中，顶层的铰链基座与底层的铰链基
座沿法兰本体的周向交错设置，上法兰部和下法兰部的二者中的一者的顶层的铰链基座与另一者的底层的铰链基座构造成成组铰接组件。
8.进一步地，顶层的铰链基座和底层的铰链基座沿法兰本体的周向等角度均匀分布设置。
9.进一步地，顶层的铰链基座和底层的铰链基座的数量均为三个或四个。
10.进一步地，铰链基座包括与法兰本体的外壁相连且沿竖直方向平行设置的两个立壁，铰接组件包括板状本体，板状本体的两端分别形成有通孔，两个通孔分别通过转轴连接发射测量臂和两个立壁，以使得发射测量臂通过板状本体与法兰本体铰接。
11.进一步地，上法兰部、下法兰部、板状本体以及转轴的材料为金属或塑料。
12.进一步地，上法兰部、下法兰部、板状本体以及转轴的材料为不锈钢。
13.进一步地，导向轴的外周壁上形成有外螺纹结构，上法兰部和下法兰部内沿轴向上均形成有贯穿的通道，通道用于与导向轴形成滑动配合。其中，下法兰部的通道内的顶段形成有内螺纹结构，内螺纹结构与外螺纹结构形成螺纹连接。
14.进一步地，下入推靠装置还包括螺纹连接于导向轴上且位于上法兰部的上方的六角螺母。
15.根据本发明的第二方面，提出一种用于声波测井仪的下入推靠方法，其应用上述下入推靠装置，其步骤包括：声波测井仪下入套管之前，保持上法兰部不动，推动导向轴向下移动，以带动下法兰部向下移动，以使得发射测量臂能够靠近导向轴移动；将声波测井仪下入套管，并使得下入推靠装置和声波测井仪位于套管内预定位置；拉动导向轴向上移动，以带动下法兰部向上移动，以使得上法兰部和下法兰部相向移动，以使得发射测量臂能够远离导向轴移动，至发射测量臂向套管的内壁移动并贴附接触套管的内壁。
16.由上述技术方案可知，本发明的下入推靠装置能够通过改变包括发射测量臂在内的整体结构的横截面的尺寸，以能够适应于不同尺寸的模型井的使用，降低因现场使用的下入推靠工具尺寸过大而无法使用的影响。
附图说明
17.图1为本发明实施例的用于声波测井仪的下入推靠装置的结构示意图，其中示出了下入推靠装置与发射测量臂的连接；
18.图2为本发明实施例的下入推靠装置完成声波测井仪的推靠过程后，各发射测量臂的位置关系和收发关系图；
19.图3为图1所示的上法兰部的结构示意图；
20.图4为图3所示的上法兰部的沿a
‑
a方向上的视图；
21.图5为图3所示的上法兰部的沿b
‑
b方向上的视图；
22.图6为图1所示的下法兰部的结构示意图；
23.图7为图6所示的下法兰部的沿c
‑
c方向上的视图；
24.图8为图6所示的下法兰部的沿d
‑
d方向上的视图；
25.图9为图1所示的铰接组件的板状本体的结构示意图；
26.图10为图1所示的铰接组件的转轴的结构示意图；
27.图11为本发明实施例的用于声波测井仪的下入推靠方法的流程图。
具体实施方式
28.为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的一种用于声波测井仪的下入推靠装置做进一步详细的描述。
29.图1示出了根据本发明实施例的用于声波测井仪的下入推靠装置100的结构。如图1所示，下入推靠装置100包括：导向轴1；套设在导向轴1上的上法兰部2和下法兰部3，上法兰部2滑动连接于导向轴1的顶部，下法兰部3固定连接于导向轴1的底部，上法兰部2设置成能够在外力的作用下沿靠近和远离下法兰部3移动；以及分别铰接连接于上法兰部2和下法兰部3上的若干个铰接组件4。其中，位于上法兰部2的铰接组件4和位于下法兰部3的铰接组件4上下一一相对设置，以构造为成组铰接组件4。其中，成组铰接组件4用于与声波测井仪的发射测量臂a0的两端铰接，铰接组件4设置成：当上法兰部2沿远离下法兰部3移动时，发射测量臂a0能够靠近导向轴1移动；当上法兰部2沿靠近下法兰部3移动时，发射测量臂a0能够远离导向轴1移动。
30.本技术中所提到的声波测井仪应当理解为具有多个发射测量臂a0，例如可为六臂声波测井仪器或八臂声波测井仪器。本技术中所提到的发射测量臂a0应当理解为其上设置有声波发射探头和声波接收探头，相邻设置的发射测量臂a0应当理解为具有收发关系(结合图2所示)。本技术中所提到的导向轴1应当理解为光滑圆柱形轴(结合图10所示)，其轴径和长度可根据具体情况的需要进行调整。本技术中所提到的上法兰部2和下法兰部3应当理解为具有整体的法兰结构，上法兰部2和下法兰部3的尺寸可根据具体情况的需要进行调整。本技术中所提到的铰接组件4应当理解为具有铰接功能的部件，铰接组件4的尺寸可根据模型井套管的尺寸进行调整。本技术中所提到的成组铰接组件4应当理解为位于上法兰部2的铰接组件4和位于下法兰部3的铰接组件4连接单个发射测量臂a0后，单个发射测量臂a0的长度方向沿竖直方向设置。
31.本发明实施例的下入推靠装置100在使用时，根据各个部件的连接关系进行组装后，通过成组铰接组件4与声波测井仪的发射测量臂a0的两端铰接。在声波测井仪下入套管之前，先保持上法兰部2不动，推动导向轴1向下移动，以带动下法兰部3向下移动，上法兰部2和下法兰部3形成对成组铰接组件4的拉伸，从而使得发射测量臂a0能够靠近导向轴1移动，此时，包括发射测量臂a0在内的下入推靠装置100的整体横截面的尺寸减小。这样，通过减小横向占用的空间能够更便于声波测井仪下入套管的内部。然后，将下入推靠装置100和声波测井仪位于模型井的套管内的预定位置(即水泥环层间的检测位)。最后，拉动导向轴1向上移动以带动下法兰部3向上移动，上法兰部2和下法兰部3相向移动形成对成组铰接组件4的外推，从而使得发射测量臂a0能够远离导向轴1移动，直至发射测量臂a0贴附接触套管的内壁，从而完成了声波测井仪的推靠过程。
32.通过上述设置，本发明实施例的下入推靠装置100能够通过改变包括发射测量臂a0在内的整体结构的横截面的尺寸，以能够适应于不同尺寸的模型井的使用，降低现场使用的下入推靠工具尺寸过大的影响。
33.根据图2所示，图2示出了当本发明实施例的下入推靠装置100应用于六臂声波测井仪器的下入推靠后，六臂声波测井仪器的分布情况。其中a1、a2、a3、a4、a5、a6分别为6个声波测井仪器的发射测量臂，t1、t2、t3、t4、t5和t6分别为声波发射探头，r1、r2、r3、r4、r5和r6分别为声波接收探头，箭头所示为声波发射和接收关系。
34.在图3至图8所示的优选地实施例中，上法兰部2和下法兰部3均可包括法兰本体(21和31)和形成在法兰本体(21和31)的外周壁上的用于连接铰接组件4的若干个铰链基座(22和32)，法兰本体(21和31)用于套设在导向轴1上，若干个铰链基座(22和32)沿导向轴1的轴向分布设置在法兰本体(21和31)的顶层和底层。其中，顶层的铰链基座(22和32)与底层的铰链基座(22和32)沿法兰本体(21和31)的周向交错设置，上法兰部2和下法兰部3的二者中的一者的顶层的铰链基座(22和32)与另一者的底层的铰链基座(22和32)构造成成组铰接组件4。
35.本技术中所提到的若干个铰链基座(22和32)分布设置应当理解为若干个铰链基座(22和32)分为等数量的两部分，一部分在法兰本体(21和31)的顶层均匀且间隔分布，另一部分在法兰本体(21和31)的底层均匀且间隔分布，顶层和底层形成在法兰本体(21和31)的外周壁上，其具体应当理解为均匀且间隔分布铰链基座(22和32)的铰链基座(22和32)层。本技术中所提到的交错设置应当理解为沿俯视方向观察若干个铰链基座(22和32)，顶层和底层的铰链基座(22和32)可依次且等间隔的被观察到。本技术中所提到的顶层和底层的铰链基座(22和32)之间的距离可根据发射测量臂a0的声波发射探头和声波接收探头的具体收发距离进行调整。本技术中所提到的上法兰部2和下法兰部3的铰链基座(22和32)构造成成组铰接组件4应当理解为相邻的单个发射测量臂a0的连接方式分别为：其中一个发射测量臂a0的两端分别连接上法兰部2的顶层的铰链基座(22和32)和下法兰部3的底层的铰链基座(22和32)，另一个发射测量臂a0的两端分别连接上法兰部2的底层的铰链基座(22和32)和下法兰部3的顶层的铰链基座(22和32)，以形成如图2所示的错位设置方式。
36.在一个优选的实施方式中，顶层的铰链基座(22和32)和底层的铰链基座(22和32)可沿法兰本体(21和31)的周向等角度均匀分布设置。优选的，顶层的铰链基座(22和32)和底层的铰链基座(22和32)的数量均可为三个或四个。进一步优选的，顶层的铰链基座(22和32)和底层的铰链基座(22和32)沿法兰本体(21和31)的周向可以60
°
或45
°
的间隔分布。
37.本技术中所提到的法兰本体(21和31)的周向应当理解为法兰本体(21和31)为完整圆柱体结构的法兰结构的周向。本技术中所提到的顶层的铰链基座(22和32)和底层的铰链基座(22和32)的数量均可为三个或四个应当理解为适用于六臂声波测井仪器或八臂声波测井仪器。本技术中所提到的顶层的铰链基座(22和32)和底层的铰链基座(22和32)沿法兰本体(21和31)的周向可以60
°
或45
°
的间隔分布应当理解为顶层的铰链基座(22和32)和底层的铰链基座(22和32)在水平面上的角度。
38.结合图4和图7所示，铰链基座(22和32)可包括与法兰本体(21和31)的外壁相连且沿竖直方向平行设置的两个立壁(221和321)，结合图9和图10所示，铰接组件4可包括板状本体41，板状本体41的两端分别形成有通孔42，两个通孔42分别通过转轴43连接发射测量臂a0和两个立壁(221和321)，以使得发射测量臂a0通过板状本体41与法兰本体(21和31)铰接。
39.在一个优选的实施方式中，上法兰部2、下法兰部3、板状本体41以及转轴43的材料为金属或塑料。其中，板状本体41的金属或塑料可选择具有足够的强度来连接和支撑发射测量臂a0的材料。转轴43的金属或塑料可选择具有足够的强度来连接铰接组件4。上法兰部2的金属或塑料可选择具有足够的强度来实现下入和推靠。下法兰部3的金属或塑料可选择具有足够的强度来实现下入和推靠。在一个优选的实施方式中，上法兰部2、下法兰部3、板
状本体41以及转轴43的材料可为不锈钢。优选为高强度不锈钢。
40.回到图1，导向轴1的外周壁上可形成有外螺纹结构11，上法兰部2和下法兰部3内沿轴向上均可形成有贯穿的通道，通道用于与导向轴1形成滑动配合。其中，下法兰部3的通道内的顶段形成有内螺纹结构33，内螺纹结构33与外螺纹结构11形成螺纹连接。通过该设置，下法兰部3在安装时，通过内螺纹结构33与外螺纹结构11形成螺纹连接后，以使得下法兰部3与导向轴1固定，这样安装更为方便快捷，操作简单。
41.在图1所示的优选地实施例中，下入推靠装置100还可包括螺纹连接于导向轴1上且位于上法兰部2的上方的六角螺母5。结合上文所述，具体使用时，在下入套管之前，将六角螺母5逆时针旋转，使六角螺母5沿导向轴1向上移动，推动导向轴1向下移动时六角螺母5还能够在一定程度上对上法兰部2进行限位，以防止上法兰部2脱离导向轴1；声波测井仪器下入至套管内的预定位置后，再顺时针旋转六角螺母5，使六角螺母5沿带外螺纹长轴向下移动，以使得六角螺母5将上法兰部2进行限位并固定，以提高发射测量臂a0贴附接触的稳定性。
42.图11示出了根据本发明实施例的用于声波测井仪的下入推靠方法200的流程图。结合图11所示，应用上述下入推靠装置100的下入推靠方法200的步骤包括：s01,声波测井仪下入套管之前，保持上法兰部2不动，推动导向轴1向下移动，以带动下法兰部3向下移动，以使得发射测量臂a0能够靠近导向轴1移动；s02,将声波测井仪下入套管，并使得下入推靠装置100和声波测井仪位于套管内预定位置；s03，拉动导向轴1向上移动，以带动下法兰部3向上移动，以使得上法兰部2和下法兰部3相向移动，以使得发射测量臂a0能够远离导向轴1移动，至发射测量臂a0向套管的内壁移动并贴附接触套管的内壁。
43.需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
44.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
45.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。